[发明专利]碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管复合薄膜的制备方法，包括：提供一衬底；在衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液以形成聚合物层；将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，带电化合物与带电聚合物的电荷性质相反；将半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在聚合物层上；静置预定时间后，去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物；风干，在聚合物层上形成碳纳米管薄膜。本发明还提供了一种碳纳米管TFT及其制备方法。本发明在涂覆碳纳米管水溶液前在衬底上涂覆有一层与碳纳米管水溶液的电荷性质相反的聚合物水溶液，带电聚合物在衬底上具有良好的吸附性和延平性，因此表面包裹有带电荷小分子的碳纳米管可很好地平铺到衬底上。

技术领域

本发明涉及碳纳米材料应用技术领域，尤其涉及一种碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)及其制备方法。

背景技术

碳元素是目前拥有纳米结构和特性最为丰富的材料之一，如富勒烯、碳量子点、碳纳米管、石墨烯等由于具有优异的化学、物理、机械和电子性能而引起了科研人员的极大研究兴趣和实验应用。

在众多碳纳米材料中，碳纳米管是一种以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密排列的碳原子所构成的管状一维碳材料，由于其优异和独特的电学和光学性能，近年来对其在电子器件领域的应用研究越来越深入。半导体型单壁碳纳米管被认为是最有应用价值的电学材料之一，因优良的力学、热学、电学性能和化学稳定性，可以用于高频器件，提高器件的频率响应范围；另外随着传统Si半导体器件的尺寸不断缩小，一些不可避免的制约因素不断显现出来，如短沟道效应、小尺寸下掺杂浓度的统计涨落造成器件性质不均匀性，而单壁碳纳米管由于免掺杂即可制备出n型或p型晶体管进而应用与集成电路，有可能取代硅基半导体应用而受到重视。

结合纯碳形式或者杂化结构的纳米碳材料的维度和量子限制效应所产生的独特的性质，能够产生前所未有的物理性能和机械性能，为碳基器件的构建都提供了一个潜在的途径。

碳纳米管因具有高迁移率、带隙可调、稳定性好、透光性好、柔韧性好等优点，在电子器件及柔性器件方面具有极大的应用前景。自1997年被发现以来，碳纳米管在单壁与多壁的可控制备、金属性与半导体性的纯化、性能及应用等方面进行了大量研究。其中单一属性碳纳米管是当前碳纳米管研究的重点和难点，目前国内外尚无可高效制备高质量半导体型单壁碳纳米管的有效方法，为实现碳纳米管在薄膜晶体管及柔性电子器件中的高端应用，亟需发展单一导电属性单壁碳纳米管的制备技术。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT及其制备方法，半导体型单壁碳纳米管成膜质量较高且制程简单、制作效率高，有利于节约生产成本、减少环境污染。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

提供一衬底；

在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液，以形成聚合物薄膜；

将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，所述带电化合物与所述带电聚合物的电荷性质相反；

将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜上；

静置预定时间后，用去离子水冲洗以去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物；

风干，在所述聚合物薄膜上形成碳纳米管薄膜。

作为其中一种实施方式，所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法还包括：在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液后，通过气刀吹干所述衬底；在将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜后，通过气刀吹干所述聚合物薄膜。

作为其中一种实施方式，所述带电聚合物为聚赖氨酸、聚乙烯亚胺或壳聚糖。